1 Структурное и функциональное определения операционной системы

Операционная система

У этого термина существуют и другие значения, см. Операционная система (значения). Запрос «OS» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами (драйверами) — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см.: интерфейс программирования приложений).

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows, UNIX и UNIX-подобные системы.

История

Основная статья: История операционных систем

Предшественником операционных систем следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

В 1950—1960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Пакетный режим

Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём система может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

Разделение времени и многозадачность

Основная статья: Разделение времени

Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.

Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов.

Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие как массивные вычисления) — в пакетном режиме.

Разделение полномочий

Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой программой (намеренно или по ошибке), а также изменения самой системы прикладной программой.

Реализация разделения полномочий в операционных системах была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора — «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенным при запуске программы на исполнение).

Масштаб реального времени

Основная статья: Операционная система реального времени

Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «масштаба реального времени» («реального времени») — синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.

Включение функции масштаба реального времени позволило создавать решения, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и/или в режиме разделения времени).

Файловые системы и структуры

Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт и магнитных лент) накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках).

Файловая система — способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах.

Функции

Основные функции:

Исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
Стандартизированный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
Обеспечение пользовательского интерфейса.
Сохранение информации об ошибках системы.

OS/360 использовалась на большинстве компьютеров IBM начиная с 1966, включая те компьютеры, которые помогали NASA отправить человека на Луну.

Дополнительные функции:

Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (см.: аутентификация, авторизация).

Понятие

Существуют две группы определений операционной системы: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система.

Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении. Многие простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.

Операционные системы нужны:

если нужен универсальный механизм сохранения данных;
для предоставления системным библиотекам часто используемых подпрограмм;
для распределения полномочий;
необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере;
для управления процессами выполнения отдельных программ.

Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как:

использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
многопользовательские (с разделением полномочий),
многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов в самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;
системные библиотеки;
оболочка с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в операционную систему), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что система (точнее, её ядро) управляет оборудованием.

В определении состава операционной системы значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).

Ядро

Основная статья: Ядро операционной системы

Ядро — центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевое взаимодействие также могут быть реализованы на уровне ядра.

Как основополагающий элемент операционной системы, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам вычислительной системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов межпроцессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

Описанная задача может различаться в зависимости от типа архитектуры ядра и способа её реализации.

Объекты ядра ОС:

процессы,
файлы,
события,
потоки,
семафоры,
мьютексы,
каналы,
файлы, проецируемые в память.

Существующие операционные системы

Основная статья: Список операционных систем

UNIX, стандартизация операционных систем и POSIX

К концу 1960-х годов отраслью и научно-образовательным сообществом был создан целый ряд операционных систем, реализующих все или часть очерченных выше функций. К ним относятся Atlas (Манчестерский университет), CTTS и ITSS (Массачусетский технологический институт, MIT), THE (Эйндховенский технологический университет), RS4000 (Университет Орхуса) и др. (всего эксплуатировалось более сотни различных ОС).

Наиболее развитые операционные системы, такие как OS/360 (IBM), SCOPE (CDC) и завершённый уже в 1970-х годах Multics (MIT и Bell Labs), предусматривали возможность исполнения на многопроцессорных компьютерах.

Эклектичный характер разработки операционных систем привёл к нарастанию кризисных явлений, прежде всего, связанных с чрезмерными сложностью и размерами создаваемых систем. Системы были плохо масштабируемыми (более простые не могли использовать все возможности крупных вычислительных систем; более развитые неоптимально исполнялись на малых или не могли исполняться на них вовсе) и полностью несовместимыми между собой, их разработка и совершенствование затягивались.

Задуманная и реализованная в 1969 году Кеном Томпсоном при участии нескольких коллег (включая Денниса Ритчи и Брайана Кернигана), операционная система UNIX (первоначально UNICS, что обыгрывало название Multics) вобрала в себя многие черты более ранних систем, но обладала целым рядом свойств, отличающих её от большинства предшественниц:

простая метафорика (два ключевых понятия: вычислительный процесс и файл);
компонентная архитектура: принцип «одна программа — одна функция» плюс мощные средства связывания различных программ для решения возникающих задач («оболочка»);
минимизация ядра (кода, выполняющегося в «реальном» (привилегированном) режиме процессора) и количества системных вызовов;
независимость от аппаратной архитектуры и реализация на машиннонезависимом языке программирования (язык программирования Си стал побочным продуктом разработки UNIX);
унификация файлов.

UNIX, благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), обрела популярность сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой операционной системы, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, могла быть быстро и с минимальными усилиями перенесена на любую вновь разработанную аппаратную архитектуру.

В конце 1970-х годов сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходные коды UNIX, включая работу с протоколами TCP/IP. Их разработка стала известна под именем BSD (Berkeley Software Distribution).

Задачу разработать независимую (от авторских прав Bell Labs) реализацию той же архитектуры поставил и Ричард Столлман, основатель проекта GNU.

Благодаря конкурентности реализаций архитектура UNIX стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического — ISO/IEC 9945[1] (POSIX).

Только системы, отвечающие спецификации Single UNIX Specification, имеют право носить имя UNIX. К таким системам относятся AIX, HP-UX, IRIX, Mac OS X, SCO OpenServer, Solaris, Tru64 и z/OS.

Операционные системы, следующие стандарту POSIX или опирающиеся на него, называют «POSIX-совместимыми» (чаще встречается словоупотребление «UNIX-подобные» или «семейство UNIX», но оно противоречит статусу торгового знака «UNIX», принадлежащего консорциуму The Open Group и зарезервированному для обозначения только операционных систем, строго следующих стандарту). Сертификация на совместимость со стандартом платная, из-за чего некоторые системы не проходили этот процесс, однако считаются POSIX-совместимыми по существу.

К UNIX-подобным относятся операционные системы, основанные на последней версии UNIX, выпущенной Bell Labs (System V), на разработках университета Беркли (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), на основе Solaris (OpenSolaris, BeleniX, Nexenta), а также Linux, разработанная в части утилит и библиотек проектом GNU и в части ядра — сообществом, возглавляемым Линусом Торвальдсом.

Стандартизация операционных систем преследует цель упрощения замены самой системы или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и упрощении переноса прикладного программного обеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения бывают всё же необходимы, но перенос программы между POSIX-совместимыми системами обходится на порядки дешевле, чем между альтернативными), а также преемственность опыта пользователей.

Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание Интернета в 1990-х годах.

Пост-UNIX-архитектуры

Коллектив, создавший UNIX, развил концепцию унификации объектов операционной системы, включив в исходную концепцию UNIX «устройство — это тоже файл» также и процессы, и любые другие системные, сетевые и прикладные сервисы, создав новую концепцию: «что угодно — это файл». Эта концепция стала одним из основных принципов системы Plan 9 (название было позаимствовано из фантастического триллера «План 9 из открытого космоса» Эдварда Вуда-младшего), призванной преодолеть принципиальные недостатки дизайна UNIX и сменившей «рабочую лошадку» UNIX System V на компьютерах сети Bell Labs в 1992 году.

Кроме реализации всех объектов системы в виде файлов и размещения их на едином и персональном для каждого терминала вычислительной сети пространстве (namespace), были пересмотрены другие архитектурные решения UNIX. Например, в Plan 9 отсутствует понятие «суперпользователь», и, соответственно, исключаются любые нарушения режима безопасности, связанные с нелегальным получением прав суперпользователя в системе. Для представления (хранения, обмена) информации Роб Пайк и Кен Томпсон разработали универсальную кодировку UTF-8, на сегодняшний день ставшую стандартом де-факто. Для доступа к файлам используется единый универсальный протокол 9P, по сети работающий поверх сетевого протокола (TCP или UDP). Таким образом, для прикладного ПО сети не существует — доступ к локальным и к удалённым файлам единообразен. 9P — байт-ориентированный протокол, в отличие от других подобных протоколов, являющихся блок-ориентированными. Это также результат работы концепции: доступ побайтно — к унифицированным файлам, а не поблочно — к разнообразным и сильно изменяющимися с развитием технологий устройствам. Для контроля доступа к объектам не требуется иных решений, кроме уже существующего в операционной системе контроля доступа к файлам. Новая концепция системы хранения избавила администратора системы от изнурительного труда по сопровождению архивов и предвосхитила современные системы управления версиями файлов.

Операционные системы, созданные на базе или идеях UNIX, такие как всё семейство BSD и системы Linux, постепенно перенимают новые идеи из Bell Labs. Возможно, эти новые идеи ждёт большое будущее и признание ИТ-разработчиков.

Новые концепции были использованы Робом Пайком в Inferno.

На основе Plan 9 в Испании разрабатываются системы Off++ и Plan B, носящие экспериментальный характер.

К попыткам создать пост-UNIX-архитектуру можно также отнести разработку языка программирования и операционной среды Оберон в Швейцарской высшей технической школе (ETH Zurich) под руководством профессора Никлауса Вирта.

ru.wikipedia.org

Операционные системы, их функции.

Операционная система - совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействием между собой и пользователем. В большинстве вычислительных систем операционные системы являются основной частью системного программного обеспечения.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Она скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

Операционная система, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, с другой стороны, предназначена для эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Основные функции операционных систем:

• Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.

• Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память).

• Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе.

• Пользовательский интерфейс.

• Сетевые операции, поддержка стека протоколов.

•Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

•Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

• Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.

• Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами. В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

• однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

• однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;

• однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;

• многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти операционные системы очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

Наиболее распространенными операционными системами являются:

• Mac OS – операционная система корпорации Apple.

• OS/2 — операционная система фирмы IBM.

• Windows - операционная система корпорации Microsoft.

• Linux - общее название Unix-подобных операционных систем на основе одноимённого ядра и собранных для него библиотек и системных программ, разработанных в рамках проекта GNU.

studopedia.ru

Де 1. Определение, назначение и структурно-функциональная организация операционных систем

1. Выберите наиболее верное определение операционной системы:

1) это комплекс программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений и исполняющих роль интерфейса между пользователями, прикладными программами, системными приложениями и аппаратным обеспечением компьютера

2) это комплекс системных программ, которые выступают, как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами и предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений

3) это комплекс системных программ, которые предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений

4) нет правильного ответа

2. Выберите ответ, в котором наиболее полно отражены функции операционной системы:

1) загрузка в оперативную память программ, выполнение запросов программ на операции ввода-вывода

2) организация упрощенного доступа пользователя к ресурсам вычислительной системы, выполнение программ

3) загрузка в оперативную память программ, распределение ресурсов между программами, прием и исполнение запросов от выполняющихся программ, организация упрощенного доступа пользователя к ресурсам вычислительной системы

4) нет правильного ответа

3. Назначением операционных систем не является…

1) планирование ресурсов

2) обеспечение контролируемого доступа к файлам

3) поддержка системы управления реляционной базы данных

4) поддержка интерфейса прикладного программирования

4. Ядро операционной системы работает в режиме …

1) пользователя

2) супервизора

3) реальном

4) защищенном

5. Что такое привилегированный режим работы процессора?

1) режим работы, обеспечивающий более высокий приоритет в выполнении машинных инструкций программному модулю, использующему этот режим

2) режим работы, обеспечивающий поддержку виртуальных машин и системы прерываний

3) режим работы, обеспечивающий поддержку расширенной памяти в дополнение к основной оперативной памяти

4) режим работы, обеспечивающий полный набор машинных инструкций и операции по управлению ресурсами компьютера

6. Укажите, какую функцию из перечисленных ниже выполняют базовые механизмы ядра:

1) учет свободных и занятых ресурсов

2) выполняет задачи по планированию ресурсов

3) переключение контекстов процессов, диспетчеризацию прерываний, перемещение страниц между основной памятью и диском

4) экранирование вышележащих слоев от особенностей аппаратуры

7. Укажите, какой из перечисленных модулей функционируют в режиме задачи в операционной системе с архитектурой микроядра:

1) базовые механизмы ядра

2) менеджер виртуальной памяти

3) машинно-зависимые модули

4) нет правильного ответа

8. Системный вызов в операционной системе, основанной на монолитном ядре, требует… переключений между режимами привилегированный/пользовательский:

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

9. Внешние по отношению к микроядру компоненты ОС взаимодействуют:

1) посредством каналов

2) посредством механизма вызова удаленных процедур

3) посредством обмена сообщениями, передаваемыми через микроядро

4) посредством отображения файлов в оперативную память

10. Выберите верные признаки классификации операционной системы на системы с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени.

1) по количеству одновременно работающих пользователей

2) по разрядности кода операционной системы

3) по типу использования ресурсов

4) по типу доступа пользователя к ЭВМ

11. Что такое невытесняющая многозадачность?

1) активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс

2) решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом

3) нет правильного ответа

4) выполнение процесса с использованием сразу нескольких процессоров

12. Укажите главное отличие многопользовательских систем от однопользовательских:

1) поддержка смены сеанса работы одного пользователя на сеанс работы другого пользователя без завершения сеанса первого пользователя

3) поддержка одновременного исполнения (в режиме квантования времени) задач, запущенных разными пользователями

4) наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей

13. Укажите, как оформляется прикладная среда при построении множественных прикладных сред на основе микроядерного подхода:

1) прикладная среда оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовых механизмов

2) прикладная среда представляет собой транслятор системных вызовов интерфейса «чужой» ОС в интерфейс «родной» ОС

3) прикладная среда реализуется как прикладной программный интерфейс «чужой» ОС, встроенный в ядро «родной» ОС

4) прикладная среда оформляется как монитор виртуальных машин, работающий в среде ОС - хозяина

14. Что в себя включают интегральные подсистемы OC Windows?

1) подсистему Win32, подсистему POSIX, подсистему OS/2

2) виртуальную машину Java, подсистему Win32

3) службу реестра, службу вызова удаленных процедур, службу сокетов

4) службу сервера, службу рабочей станции, подсистему обеспечения безопасности

15. Укажите верное и наиболее полное определение монитора виртуальных машин:

1) комплекс программ, обеспечивающих поддержку программ в двоичном коде, которые скомпилированы для системы команд, отличающейся от системы команд хоста

2) комплекс программ, создающий унифицированное представление базовых аппаратных средств, благодаря чему физические машины различных поставщиков с разными подсистемами ввода-вывода выглядят одинаково и виртуальные машины выполняются на любом доступном оборудовании

3) комплекс программ, обеспечивающий изоляцию программного обеспечения от аппаратных средств компьютера и компьютерных сетей

4) комплекс программ, позволяющий запускать одну или несколько «гостевых» операционных систем под управлением базовой операционной системы – «хозяина»

StudFiles.ru

Функции операционной системы

В вычислительной системе ОС выполняет ряд специфических функций, отличающих ее от других программных продуктов. Все эти специфические признаки делятся на 4 класса, которые можно определить как основные или фундаментальные функции ОС:

1.Тестирование аппаратуры и начальная загрузка самой себя в вычислительную систему.

2.Контроль за вычислениями (управление процессами и их взаимодействием).

3.Контроль за распределением ресурсов.

4.Поддержка различного уровня интерфейсов, в том числе и пользовательского.

Можно определить и более мелкие задачи, решаемые операционной системой. Они относятся к той или иной фундаментальной задаче ОС и могут в разной степени реализоваться в различных системах:

-Загрузка и обработка пользовательских программ (инициализация; идентификация задач и данных; планирование и диспетчеризация задач, организация их взаимодействия; связь с устройствами и т.д.)

-Управление памятью (распределение памяти; работа с долговременной памятью; файловая система; встроенные функции для работы с СУБД - в некоторых ОС).

-Поддержка операций ввода-вывода и работы с устройствами ввода-вывода.

-Унификация доступа к периферийным устройствам (терминалы, модемы, печатающие устройства, устройства управления в специализированных системах).

-Предоставление пользовательского интерфейса и поддержка внутрисистемных функций для разработки межпрограммных интерфейсов.

-Поддержка параллельного или псевдопараллельного исполнения нескольких задач (распределение ресурсов между задачами и организация взаимодействия между ними; защита одной задачи от другой).

-Дополнительные средства защиты от неправомерных действий пользователя (авторизация проверка прав пользователя; аутентификация - проверка того, является ли пользователь тем, за кого себя выдает; другие средства обеспечения безопасности).

Классификация ОС

ОС могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

I. Особенности алгоритмов управления ресурсами

1.Многозадачные ОС – ОС, которые позволяют выполнять одновременно несколько задач (Windows, Unix).

2.Однозадачные ОС – это ОС, в которой в каждый момент времени может выполняться только одна задача (MSDOS).

3.Многопользовательские ОС – это такие ОС, которые обеспечивают возможность изоляции некоторой информации пользователей друг от друга (Windows NT,2000).

4.Однопользовательские ОС – ОС, в которых нет поддержки изоляции некоторой информации пользователей друг с другом (MSDOS, Windows 3.1).

5.Многопроцессорные ОС – это ОС, обеспечивающие параллельную обработку данных на нескольких процессорах.

6.ОС с не вытесняющей многозадачностью – это такие ОС, в которых каждый процесс выполняется до тех пор, пока он сам не закончит или не приостановит свою деятельность (Windows3.1).

7.ОС с вытесняющей многозадачностью – это такие ОС, в которых приостановка процесса или прекращение деятельности процесса может производиться как самим процессом, так и ОС (Windows NT, Unix).

8.Многонитиевые ОС – это ОС, обеспечивающие параллельное выполнение нескольких нитей. Нить – это отдельный процесс какой-либо задачи, которая может одновременно выполняться с другими процессами этой же задачи.

II. Особенности аппаратных платформ

1.ОС ПК. Данные ОС предназначены в основном для обеспечения удобного интерфейса между человеком и компьютером. Критерием эффективности является удобство ее интерфейса.

2.ОС мини- и микро-компьютеров. Эти ОС в основном предназначены для решения научных и вычислительных задач и основным критерием эффективности таких ОС является максимальное быстродействие.

3.ОС сетевые – это ОС, обеспечивающие эффективный механизм обмена информацией между узлами сети. (Windows NT, 2000, Unix).

III. Особенности областей использования

1.ОС пакетной обработки (ЕС) – это ОС, которые предназначены для решения задач в основном вычислительного характера. Главным критерием эффективности такой ОС является решение максимального количества задач за какой-то промежуток времени, т.е. пропускная способность.

2.Системы разделения времени (Windows) – это такие ОС, которые обеспечивают возможность одновременной работы нескольких пользователей. Для этого вводится такое понятие как квант. Квант – промежуток времени, отводимый каждому пользователю, по истечении которого ОС переключается с выполнения задач одного пользователя на задачи другого пользователя.

3.Системы реального времени (QNX) – это ОС для управления различными процессами. Основным критерием эффективности работы такой системы является гарантия выполнения определенных действий к определенному моменту или за определенный промежуток времени (реактивность).

studopedia.ru